機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)基于PLC原料自動(dòng)分選系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)(偏電)(含全套圖紙)

1、目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言12 設(shè)計(jì)內(nèi)容23 整體方案的確定23.1 初步方案23.2 方案的確定33.3 電動(dòng)機(jī)的選擇44 繼電接觸器控制部分44.1 繼電器控制的特點(diǎn)44.2 主回路64.3 控制回路65 plc控制部分6 5.1 plc的選型65.2 plc i/o接口機(jī)電路設(shè)計(jì)85.3 plc程序設(shè)計(jì)105.3.1 plc程序設(shè)計(jì)說明10 5.3.2 plc程序的編寫11 6 元器件的選擇116.1 接觸器的選擇116.2 熱繼電器的選擇126.3 時(shí)間繼電器的選擇136.4 熔斷器的選擇136.5 斷路器的選擇146.6 控制按鈕的選擇15 6.7 行程開關(guān)的選擇157 結(jié)論15參

2、考文獻(xiàn)16致謝17附錄18附錄1元器件明細(xì)表基于plc原料自動(dòng)分選系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)學(xué) 生: 指導(dǎo)老師: (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方學(xué)院,長沙 410128)摘 要:本文介紹了plc在原料分選系統(tǒng)方面的發(fā)展及應(yīng)用?；趐lc的原料自動(dòng)分選系統(tǒng)的控制部分的設(shè)計(jì)，主要是在8至10min內(nèi)將蘋果、土豆等原材料自動(dòng)輸送并按大小分為三級(jí)（按同時(shí)處理250kg設(shè)計(jì)）。并且采用手動(dòng)和自動(dòng)控制方式。關(guān)鍵詞:plc；手動(dòng)；自動(dòng)分選design of automatic control part of plc-based raw materials sorting systemstudent：zhang yanjuntu

3、tor：cai peizhong(oriental science technology college of hunan agricultural university, changsha 410128)abstract:thisarticleintroducesthedevelopmentandapplicationoftheplcmaterialsortingsystems.thedesignofcontrollingsystemsofplc-basedautomaticsortingofrawmaterials,mainlymakingapples,potatoesandotherra

4、wmaterialsautomatictransferred,anddividingthemintothreelevelsaccordingtotheirsizeswithin8to10minutes(atthesametimedealingwith250kgdesign).andwithmanualandautomaticcontrollingways. key words：plc; manual;automatic sorting 1 前言原料自動(dòng)分選系統(tǒng)的作用正日益為人們所認(rèn)識(shí)并應(yīng)用到各行各業(yè)中,而基于plc的原料自動(dòng)分選系統(tǒng),不僅可以降低人工揀取搬運(yùn)的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,還能達(dá)到

5、生產(chǎn)工藝的要求，遵循一定的程序、時(shí)間和位置來完成工件的傳送。加快了實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的步伐。受到各先進(jìn)單位的重視并投入了大量的人力物力加以研究和應(yīng)用。尤其在高溫、高壓、粉塵、噪聲的場合，應(yīng)用得更為廣泛。在我國，近代幾年來也有較快的發(fā)展，并取得一定的成果。世界上公認(rèn)的第一臺(tái)plc是1969年美國數(shù)字設(shè)備(dec)研制的。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)的工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)ahi伴隨著改革開放開始的。20世紀(jì)90年代以前，國內(nèi)外對(duì)原料自動(dòng)分選系統(tǒng)的研究也主要集中于工業(yè)，尤其是礦業(yè)。各種選礦機(jī)、選煤機(jī)以及在煤冶煉過程中用到的選碳機(jī)等等技術(shù)

6、都在此時(shí)達(dá)到了幾經(jīng)成熟的階段。60年代初，為解決難選和極難選煤的分選，我國陳清如院士研究開發(fā)了用于末煤分選的重介質(zhì)旋流器并主持建立了中國首座末煤重介質(zhì)旋流器選煤廠，指導(dǎo)設(shè)計(jì)了中國首臺(tái)篩下空氣式跳汰機(jī)。這兩項(xiàng)科技成果至今是我國選煤的主要工藝和設(shè)備，為我國選煤工業(yè)做出了重大貢獻(xiàn)。目前的分選技術(shù)，除了可以從外型大小上去分選原料之外，還可以分別對(duì)原料進(jìn)行品質(zhì)、顏色、優(yōu)劣等多方面進(jìn)行分選。分選技術(shù)用于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品方面主要是在20世紀(jì)90年代。我國哈爾濱長日?qǐng)A蔥研究所于2004年4月開發(fā)洋蔥于柑橘類分級(jí)兼用的fk-56大型洋蔥分選機(jī)。它可以達(dá)到5噸/小時(shí)的分選速度。我國龍口市機(jī)械廠也自主研發(fā)了大型蘋果自動(dòng)風(fēng)選

7、機(jī)。從此可以看出，以后基于plc的原料自動(dòng)分選系統(tǒng)將得到更廣泛的應(yīng)用。2 設(shè)計(jì)內(nèi)容將蘋果、土豆等圓形原材料自動(dòng)輸送并按大小分為三級(jí)（按同時(shí)處理250kg設(shè)計(jì)）。電氣控制采用自動(dòng)控制（采用plc控制）和手動(dòng)控制（采用繼電接觸器控制，作為備用）。電動(dòng)機(jī)選擇；繼電接觸器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及元器件選擇；plc選型及硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)、plc軟件設(shè)計(jì)?；趐lc的原料自動(dòng)分選系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)，主要是在8至10min蘋果、土豆等原材料自動(dòng)輸送并按大小分為三級(jí)（按同時(shí)處理250kg設(shè)計(jì)）。并且采用手動(dòng)和自動(dòng)兩種相互獨(dú)立的控制方式。現(xiàn)在能同時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)獨(dú)立控制的分選還比較少。一般的分選都是通過機(jī)械手、電磁分離器等來

8、實(shí)現(xiàn)的，而空過篩孔直徑的大小而使對(duì)農(nóng)產(chǎn)品達(dá)到大、中、小三級(jí)分選的系統(tǒng)也不多見。這就是本次設(shè)計(jì)所涉及的兩個(gè)問題。3 整體方案的確定3.1 初步方案方案1通過機(jī)械手揀取整體思路:讓原料通過小型自動(dòng)重量測量儀。當(dāng)蘋果或土豆由輸送帶上經(jīng)過重量測量儀時(shí)，儀器自動(dòng)稱其重量，將所測重量與系統(tǒng)設(shè)定的三級(jí)重量范圍比較，將比較結(jié)果信息進(jìn)行處理，使機(jī)械手揀取原料放入三個(gè)不同的倉中。方案2通過篩子篩選整體思路：當(dāng)原料由進(jìn)料倉進(jìn)來時(shí)，通過皮帶輪的傳輸送到1號(hào)篩子，通過篩選后篩上的經(jīng)皮帶輪送到1號(hào)貨倉，篩下的經(jīng)皮帶輪送到2號(hào)篩子再次經(jīng)過篩選，此時(shí)篩上的由皮帶輪送到2號(hào)貨倉，篩下的由皮帶輪送到3號(hào)貨倉，從而達(dá)到將蘋果進(jìn)行大

9、、中、小三級(jí)分選的目的。其中整個(gè)過程的控制由plc自動(dòng)控制和繼電接觸器手動(dòng)控制兩種方式。3.2 方案的確定通過比較，方案1的重量測量儀與輸送帶布置不便，占地面積較方案2大，同時(shí)由于原料的處理是一個(gè)一個(gè)進(jìn)行的，這樣效率就比較低，且方案1中采用機(jī)械手揀取，對(duì)機(jī)械手的控制系統(tǒng)精度要求較高，同時(shí)對(duì)像蘋果，土豆這樣的材料表面還可能產(chǎn)生破壞，綜合考慮采用方案2。本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)原料分選系統(tǒng)的plc控制部分，因此機(jī)械部分就只畫了一個(gè)簡單的示意圖。在此僅簡單介紹其工作原理，如圖1。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，系統(tǒng)采用繼電器手動(dòng)控制和plc自動(dòng)控制兩個(gè)控制回路，兩個(gè)控制回路相互獨(dú)立，共用一個(gè)主回路。主回路分別有驅(qū)動(dòng)設(shè)備的1

10、0臺(tái)電動(dòng)機(jī)組成，采用熔斷器短路保護(hù)、熱繼電器過電流保護(hù)和具有斷相功能的斷路器保護(hù)三種方式。繼電接觸器控制回路由時(shí)間繼電器和行程開關(guān)來實(shí)現(xiàn)控制要求，并同時(shí)進(jìn)行熔斷器保護(hù)和熱繼電器雙重保護(hù)。plc自動(dòng)控制回路主要是利用plc的自動(dòng)掃描功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制要求。根據(jù)工藝及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)按逆料流方向延時(shí)10s的方式，停止時(shí)由順料流方向也按延時(shí)10s的方式。具體數(shù)據(jù)如下：1號(hào)篩：按250kg/8-10min設(shè)計(jì)，下設(shè)一凸輪機(jī)構(gòu)，篩完時(shí)將篩上的原料由一側(cè)倒出。2號(hào)篩：按200kg/8-10min設(shè)計(jì)，下設(shè)一凸輪機(jī)構(gòu)，篩完時(shí)將篩上的原料由一側(cè)倒出。凸輪機(jī)構(gòu)：由行程開關(guān)控制，弧形運(yùn)動(dòng)軌跡，翻轉(zhuǎn)角

11、度設(shè)定為45度儲(chǔ)料倉：設(shè)一活動(dòng)底板，并在壁上加裝一個(gè)感應(yīng)片，進(jìn)行重量監(jiān)測，當(dāng)倉內(nèi)原料達(dá)到最大值時(shí)就自動(dòng)報(bào)警同時(shí)停止前面皮帶輪送料。圖1機(jī)械系統(tǒng)示意圖fig1 mechanical system map3.3 電動(dòng)機(jī)的選擇3.3.1皮帶輪電機(jī)長時(shí)間工作，選用y系列三相異步電機(jī)假設(shè)300kg（任務(wù)書要求為250kg）蘋果同時(shí)通過皮帶（l=10m，r=0.1m），皮帶運(yùn)行線速度假定要求為v=1m/s，皮帶電機(jī)其所需功率為：p= w/t=mgl/t=mgv=300*10*1=3000w w=v/r=10rad/s=95.5r/min選擇y132s-6型電機(jī)，額定功率3kw， 滿載轉(zhuǎn)速960r/min3

12、.3.2儲(chǔ)料斗電機(jī)及篩子電機(jī)由于是短時(shí)工作制，所以選擇冶金及起重用三相異步電動(dòng)機(jī)是用來驅(qū)動(dòng)各種型式的起重設(shè)備和其它設(shè)備中的輔助機(jī)械的專用系列產(chǎn)品.它具有較大的過載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度,特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)、有時(shí)過負(fù)載及有顯著的震動(dòng)與沖擊的設(shè)備。假設(shè)所轉(zhuǎn)速為10r/min，儲(chǔ)料斗（篩子）長為5m所需轉(zhuǎn)矩t=gl=mgl=300*10*2.5=7500p=t*n/9550=7500*10/9550=7.9kw選擇yzr160m2-6，斷續(xù)周期工作制s3(6次/小時(shí))，其額定功率為11kw，轉(zhuǎn)速908r/min。4 繼電接觸器控制部分4.1 繼電器控制的特點(diǎn)繼電器我們生活中常

13、用的一種控制設(shè)備，通俗的意義上來說就是開關(guān)，在條件滿足的情況下關(guān)閉或者開啟。繼電器的開關(guān)特性在很多的控制系統(tǒng)尤其是離散的控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。從另一個(gè)角度來說，由于為某一個(gè)用途設(shè)計(jì)使用的電子電路，最終或多或少都需要和某一些機(jī)械設(shè)備相交互，所以繼電器也起到電子設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的接口作用。 最常見的繼電器要數(shù)熱繼電器，通常使用的熱繼電器適用于交流50hz、60hz、額定電壓至660v、額定電流至80a的電路中，供交流電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)用。它具有差動(dòng)機(jī)構(gòu)和溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)，可與特定的交流接觸器插接安裝。 時(shí)間繼電器也是很常用的一種繼電器，它的作用是作延時(shí)元件，通常它可在交流50hz、60hz、電壓至38

14、0v、直流至220v的控制電路中作延時(shí)元件，按預(yù)定的時(shí)間接通或分?jǐn)嚯娐??？蓮V泛應(yīng)用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)，自動(dòng)程序控制系統(tǒng)及在各種生產(chǎn)工藝過程的自動(dòng)控制系統(tǒng)中起時(shí)間控制作用。 除了傳統(tǒng)的繼電器之外，繼電器的技術(shù)還應(yīng)用在其他的方面，比如說電機(jī)智能保護(hù)器是根據(jù)三相交流電動(dòng)機(jī)的工作原理，分析導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)損壞的主要原因研制的，它是一種設(shè)計(jì)獨(dú)特，工作可靠的多功能保護(hù)器，在故障出現(xiàn)時(shí)，能及時(shí)切斷電源，便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)的檢修與維護(hù)，該產(chǎn)品具有缺相保護(hù)，短路、過載保護(hù)功能，適用于各類交流電動(dòng)機(jī)，開關(guān)柜，配電箱等電器設(shè)備的安全保護(hù)和限電控制。該技術(shù)安裝尺寸、接線方式、電流調(diào)整與同型號(hào)的雙金屬片式熱繼電器相同。是直接代替雙金屬

15、片式熱繼電器的更新?lián)Q代的先進(jìn)電子產(chǎn)品。而其真正的原理還是繼電器技術(shù)。 繼電器技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合起來，產(chǎn)生了可編程控制器的技術(shù)。可編程控制器簡稱作plc。它是將微電腦技術(shù)直接用于自動(dòng)控制的先進(jìn)裝置。它具有可靠性高，抗干擾性強(qiáng)，功能齊全，體積小，靈活可擴(kuò)，軟件直接、簡單，維護(hù)方便，外形美觀等優(yōu)點(diǎn)；以往繼電器控制的電梯有幾百個(gè)觸點(diǎn)控制電梯的運(yùn)行。有一個(gè)觸點(diǎn)接觸不良，就會(huì)引起故障，維修也相當(dāng)麻煩，而plc控制器內(nèi)部有幾百個(gè)固態(tài)繼電器，幾十個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具備停電記憶功能，輸入輸出采用光電隔離，控制系統(tǒng)故障僅為繼電器控制方式的10%。正因?yàn)槿绱?，家有關(guān)部門已明文規(guī)定從97年起新產(chǎn)電梯

16、不得使用繼電器控制電梯，改用plc微電腦控制電梯。4.2 主回路繼電接觸器控制主回路由10臺(tái)電動(dòng)機(jī)及其控制與保護(hù)電器組成.分別進(jìn)行熔斷器保護(hù)和具有斷相功能的斷路器保護(hù).4.3 控制回路繼電接觸器手動(dòng)控制回路控制原理為:系統(tǒng)在開啟時(shí),由操作工人人為的實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)時(shí)逆料流方向，停止時(shí)順料流方向，具體為：啟動(dòng)時(shí)先啟動(dòng)5號(hào)和4號(hào)皮帶輪，10s后再啟動(dòng)3號(hào)和2號(hào)皮帶輪,10s后再啟動(dòng)1號(hào)皮帶輪；停止時(shí)，先停止1號(hào)皮帶輪，10s后再停止2號(hào)和3號(hào)皮帶輪，10s后再停止4號(hào)和5號(hào)皮帶輪。儲(chǔ)料倉活動(dòng)底板的開與關(guān)也由操作工人來控制。1號(hào)篩和2號(hào)篩的8min篩選時(shí)間由時(shí)間繼電器控制。當(dāng)一次篩選完成時(shí)，有操作工人按下凸

17、輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)作按鈕，凸輪機(jī)構(gòu)的2min動(dòng)作時(shí)間主要是由機(jī)械部分設(shè)計(jì)是設(shè)定的，這取決于它的動(dòng)作速度。兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)由行程開關(guān)控制。由于繼電器控制電路的條件有限，因此，系統(tǒng)的手動(dòng)控制部分要求操作工人熟練掌握系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止順序，并同時(shí)非常熟悉篩選過程中設(shè)備動(dòng)作的協(xié)調(diào)性和動(dòng)作的先后性。5 plc控制部分5.1 plc的選型在滿足控制要求的前提下，選型時(shí)應(yīng)選擇最佳的性能價(jià)格比，具體考慮以下幾點(diǎn)。性能與任務(wù)相適應(yīng)對(duì)于開關(guān)量控制系統(tǒng)的應(yīng)用系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)控制要求不高時(shí)，可選用小型plc（如西門子公司s7-200系列plc或omon公司系列cpm1a/cpm2a型plc）就能滿足要求，如對(duì)小型泵的順序控制、

18、單臺(tái)機(jī)械的自動(dòng)控制等。對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶有部分模擬量控制的應(yīng)用系統(tǒng)，如對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中常遇到的溫度、壓力、流量、液位等連續(xù)量的控制，應(yīng)選用帶有a/d轉(zhuǎn)換的模擬量輸入模塊和帶有d/a轉(zhuǎn)換的模擬量輸出模塊，配接相應(yīng)的傳感器、變送器和驅(qū)動(dòng)裝置，并且選擇運(yùn)算功能較強(qiáng)的中小型plc，如西門子公司的s7-300系列plc或omron公司的com/cqm1h型plc。對(duì)于比較復(fù)雜的中大型控制系統(tǒng)，可選用中大型plc（如西門子公司的s7-400系列plc或omron公司的c200he/c200hg/c200hx、cv/cvm1等plc）。當(dāng)系統(tǒng)的各個(gè)控制對(duì)象分布在不同的地域時(shí)，應(yīng)根據(jù)各部分的具體要求來選擇p

19、lc，一組成一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)。plc的處理速度應(yīng)滿足時(shí)實(shí)控制的要求plc工作時(shí)，從輸入信號(hào)控制存在著滯后現(xiàn)象，即輸入量的變化，一般要在12個(gè)掃描周期之后才能反映到輸出端，這對(duì)于一般工業(yè)控制是允許的。但有些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求教高，不允許有教大的滯后時(shí)間。例如，plc的i/o點(diǎn)數(shù)在幾十到幾千點(diǎn)范圍內(nèi)，這時(shí)用戶應(yīng)用程序的長短對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)速度會(huì)有較大的差別。滯后時(shí)間應(yīng)控制在幾十毫秒之內(nèi)，應(yīng)小于普通繼電器的動(dòng)作時(shí)間。plc應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、機(jī)型系列應(yīng)統(tǒng)一plc的結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式兩種。整體式結(jié)構(gòu)把plc的i/o和cpu放在一塊電路板上，省去插接環(huán)節(jié)，體積小，每一i/o點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，適

20、用于工藝過程比較穩(wěn)定、控制要求比較簡單的系統(tǒng)。模塊式plc的功能擴(kuò)展，i/o點(diǎn)數(shù)的增減，輸入與輸出點(diǎn)數(shù)的比例，都比整體式靈活。維修更換模塊、判斷與處理故障快方便，適用于工藝過程變化教多、控制要求復(fù)雜的系統(tǒng)。在使用時(shí)，應(yīng)按實(shí)際具體情況進(jìn)行選擇。結(jié)合以上幾點(diǎn)，在設(shè)計(jì)基于plc的原料自動(dòng)分選系統(tǒng)控制部分的設(shè)計(jì)中用的plc的型號(hào)選為fx2n系列的可編程控制器，fx2n系列的plc采用一體化箱體結(jié)構(gòu)，其基本單元將所有的電路，含cpu、儲(chǔ)存器、輸入輸出接口及電源等都裝在一個(gè)模塊內(nèi)，是一個(gè)完整的控制裝置。這樣結(jié)構(gòu)緊湊，體積小巧，成本低，安裝方便。fx2n系列plcfx2n系列基本單元的輸入輸出比為1：1。為

21、了實(shí)現(xiàn)輸入輸出點(diǎn)數(shù)的靈活配置及功能的靈活擴(kuò)展，fx2n系列plc還配有擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元。fx2n系列plc都是同寬同高不同長度的模塊，這樣幾個(gè)模塊拼裝起來后就成了一個(gè)整齊的長方形結(jié)構(gòu)。根據(jù)輸入和輸出點(diǎn)的需要，即選擇fx2n48mr-001的plc。fx2n48mr-001擁有24點(diǎn)輸入、24點(diǎn)輸出，在本系統(tǒng)中采用了20點(diǎn)輸入、16點(diǎn)輸出。fx2n是fx系列中功能最強(qiáng)、速度最高的微型plc。下面來具體比較一下fx1s、fx1n、fx2n和fx2nc的性能，如下表所示表1 fx1s、fx1n、fx2n和fx2nc的性能比較table1 the performance compari

22、son of fx1s，fx1n，fx2n and fx2nc型號(hào) i/o總點(diǎn)數(shù) 用戶程序步數(shù) 應(yīng)用指令 通信功能 基本指令執(zhí)行時(shí)間fx1s 10-30 2k步 85條 較強(qiáng) 0.55-0.7微秒 eepromfx1n 14-128 8k步 89條 強(qiáng) 0.55-0.7微秒 eepromfx2n 16-256 內(nèi)置8k步和 ram，最大 128條 最強(qiáng) 0.08微秒fx2n 16k步表2 fx2n輸入技術(shù)指標(biāo)table 2 the importation specifications of fx2n輸入 輸入電流 輸入on電流 輸入off電流 輸入阻抗 輸入 輸入電壓 x000 x010 x0

23、00 x010 x000 x010 x000 x010 隔離 響應(yīng) -x007 以內(nèi) -x007 以內(nèi) -x007 以內(nèi) -x007 以內(nèi) 時(shí)間dc24v 7ma 5ma 4.5ma 3.5ma 3.3 4.3 光電 1.5ma 1.5ma 千歐千歐 絕緣 0-60ms 表 3 fx2n 輸出技術(shù)指標(biāo)table 3 the output specifications of fx2n項(xiàng)目 繼電器輸出 晶閘管輸出 晶體管輸出外部電源 ac250v，dc30v以下 ac85-240v dc5-30v最 電阻負(fù)載 2a/1點(diǎn)；8a/4點(diǎn)共享； 0.3 a/1點(diǎn) 0.5 a/1點(diǎn)大 8a/8點(diǎn)共享 0.

24、8 a/4點(diǎn) 0.8 a/4點(diǎn)負(fù) 感性負(fù)載 80 va 15va/ac 100v 12w/dc24v載 30va/ac 200v 等負(fù)載 100w 30w 1.5w/dc24v開路漏電流 1ma/ac 100v 0.1ma以下/dc30v 2ma/ac 100v 響應(yīng)off到on 約10ms 1ms以下 0.2ms以下時(shí)間on到off 約10ms 最大10ms 0.2ms以下電路隔離 機(jī)械隔離 光電晶閘管隔離 光電耦合器隔離動(dòng)作顯示 繼電器通電時(shí) 光電晶閘管驅(qū)動(dòng)時(shí) 光電耦合器驅(qū)動(dòng)時(shí) led等亮 led等亮 led等亮 5.2 plc i/o接口機(jī)電路設(shè)計(jì)根據(jù)輸入電器和輸出電器的數(shù)量，再考慮其報(bào)

25、警控制，最終確定plc的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)：20點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出。如下圖2 plc控制原理圖所示，plc電路設(shè)計(jì)思路如下：plc輸入端電源采用dc+24v，輸出端電源接用ac220v。x000設(shè)為系統(tǒng)的總啟動(dòng)按鈕，x001設(shè)為系統(tǒng)的總停止按鈕，x002設(shè)為系統(tǒng)的急停按鈕，x003設(shè)為系統(tǒng)控制方式的自動(dòng)和手動(dòng)的轉(zhuǎn)換輸入，x010設(shè)為進(jìn)料倉低料位報(bào)警，x011設(shè)為儲(chǔ)料倉高料位報(bào)警，x012設(shè)為系統(tǒng)的運(yùn)行指示燈，x013設(shè)為1號(hào)皮帶輪的輸入，x014設(shè)為2號(hào)皮帶輪的輸入，x015設(shè)為3號(hào)皮帶輪的輸入，x016設(shè)為4號(hào)皮帶輪的輸入，x017設(shè)為5號(hào)皮帶輪的輸入，x020設(shè)為1號(hào)篩子的輸入，x021設(shè)為2

26、號(hào)篩子的輸入，x022設(shè)為儲(chǔ)料倉正向輸入，x023設(shè)為儲(chǔ)料倉反向輸入，x024設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)1正向輸入，x025設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)1反向輸入，x026設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)2正向輸入，x027設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)2反向輸入，plc輸出端電路設(shè)計(jì):y000設(shè)為故障報(bào)警燈輸出y001設(shè)為料位報(bào)警輸出y002設(shè)為系統(tǒng)運(yùn)行指示燈y003設(shè)為1號(hào)皮帶輪輸出y004設(shè)為1號(hào)篩子輸出y005設(shè)為2號(hào)皮帶輪輸出y006設(shè)為2號(hào)篩子輸出y007設(shè)為出料斗正向輸出y010設(shè)為出料斗反向輸出y011設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)1的正向輸出y012設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)1的反向輸出y013設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)2的正向輸出y014設(shè)為凸輪機(jī)構(gòu)2的反向輸出圖2 plc控制原理圖f

27、ig 2 plc control diagram5.3 plc程序設(shè)計(jì)5.3.1 plc程序設(shè)計(jì)說明在本系統(tǒng)中，plc程序所要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作：15個(gè)皮帶輪在系統(tǒng)啟動(dòng)和停止時(shí)的逆料流方向延時(shí)10s啟動(dòng)和順料流方向延時(shí)10s停止；2.兩個(gè)篩子的篩選過程，以及與此配合一體的兩個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；3.儲(chǔ)料倉活動(dòng)底板的周期性來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以及這三者之間的配合協(xié)調(diào)。5.3.2 plc程序的編寫plc的程序設(shè)計(jì)思路：首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)保護(hù)停止電路的設(shè)計(jì)，之后再考慮儲(chǔ)料倉、1號(hào)篩，2號(hào)篩的控制電路。針對(duì)供料系統(tǒng)的啟停控制要求，分別進(jìn)行控制的實(shí)現(xiàn)邏輯控制。按照工藝要求，各單體設(shè)備是按照逆料流順序啟動(dòng)的，其啟動(dòng)的間隔時(shí)

28、間設(shè)定為固定的10s；而在停止時(shí)，則是按照順料流順序依次停止各單體設(shè)備，其停止時(shí)間間隔設(shè)為固定的10s。因此采用10s為間隔的脈沖發(fā)生器單元來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)停止時(shí)間的計(jì)數(shù)單元功能功能控制。首先分析啟動(dòng)過程的控制:按照以固定時(shí)間間隔啟動(dòng)的要求，設(shè)計(jì)在得到啟動(dòng)信號(hào)后，啟動(dòng)脈沖發(fā)生器，并同時(shí)對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。啟動(dòng)信號(hào)來時(shí)，先同時(shí)啟動(dòng)5號(hào)和4號(hào)皮帶輪，計(jì)數(shù)器值為1時(shí)， 啟動(dòng)3號(hào)和2號(hào)皮帶輪，計(jì)數(shù)器值為2時(shí),啟動(dòng)一號(hào)皮帶輪,與此同時(shí)復(fù)位計(jì)數(shù)器并停止脈沖發(fā)生器，完成系統(tǒng)啟動(dòng)過程控制。對(duì)于停止過程，基本的實(shí)現(xiàn)思路相同。得到停車信號(hào)后，啟動(dòng)脈沖發(fā)生器和計(jì)數(shù)器。停止信號(hào)來時(shí)，先停止1號(hào)皮帶輪，計(jì)數(shù)器值為1時(shí)停止2號(hào)和3

29、號(hào)皮帶輪，計(jì)數(shù)器為2時(shí)停止4號(hào)和5號(hào)輪,這樣就實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的順料流停止。對(duì)于儲(chǔ)料倉、1號(hào)篩和2號(hào)篩的控制也主要是通過脈沖計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)周期性運(yùn)動(dòng)的。儲(chǔ)料倉活動(dòng)底板的關(guān)閉時(shí)間設(shè)定為10min，其中包括活動(dòng)底板從開始運(yùn)動(dòng)，到地板最終關(guān)閉過程。1號(hào)篩和2號(hào)篩的篩選時(shí)間均設(shè)為8min，停止時(shí)間為2min，以10min為一個(gè)周期。具體見軟件流程圖。6 元器件的選擇6.1 接觸器的選擇接觸器是一種用于遠(yuǎn)距離頻繁的接通和分?jǐn)嘟?直流主電路和大容量控制電路的電器.還具有低電壓釋放保護(hù)功能、使用安全方便等優(yōu)點(diǎn)，主要用于控制交流、直流電動(dòng)機(jī)，也可用于控制小型發(fā)電機(jī)、電熱裝置、電焊機(jī)和電容器等設(shè)備。它的主要技術(shù)參

30、數(shù)有接觸器額定電壓、額定電流、主觸頭接通與分?jǐn)嗄芰?、電氣壽命和機(jī)械壽命、線圈啟動(dòng)功率和吸持功率等。常用交流接觸器有cj20、cjx1、cjx2、cj12、b、3tb等系列。其中cj20系列交流接觸器是全國統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新型接觸器。cj20系列為開啟式，結(jié)構(gòu)形式為直動(dòng)式、立體布置、雙斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)。而cj220-10為帶滅弧裝置的三層二段式結(jié)構(gòu)，上段為熱固性塑料軀殼固定著輔助觸頭、主觸頭及滅弧系統(tǒng)，下段為熱塑性塑料，底座安裝電磁系統(tǒng)及緩沖裝置，底座上除有螺釘固定的安裝孔外還有裝有卡軌安裝用的鎖，可安裝于iec標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的35mm寬帽形安裝軌上，拆裝方便。接觸器的選型原則：（1）根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇接觸器類別，一

31、般交流負(fù)載選擇交流接觸器，直流負(fù)載選擇直流接觸器。（2）根據(jù)被控電路電流大小和使用類別選擇接觸器的額定電流。（3）根據(jù)被控電路電壓等級(jí)來選擇接觸器的額定電壓。（4）根據(jù)控制電路的電壓等級(jí)選擇接觸器線圈的額定電壓。因此，根據(jù)接觸器的額定電壓、線圈的啟動(dòng)功率、主觸頭接通與分?jǐn)嗄芰?，綜合考慮其他技術(shù)參數(shù)，選用型號(hào)為cj20-10的交流接觸器。其具體技術(shù)參數(shù)如下表 4 cj20-10的主要參數(shù)table 4 the main technical parameters of cj20-10額定絕 額定工 約定 額定工 額定控 額定操 與 動(dòng)作 線圈控緣電壓 作電壓 發(fā)熱 作電流 制功率 作功率 scpd

32、 特性 制功率u（v） u（v） 電流 （ac3）（kw） （ac-3）協(xié)調(diào)配合 （va/w） 1th（a） （a） 啟動(dòng) 吸持 220 10 2.2 1200 吸合電 65/47.5 8.3/2.5 壓范圍 660 380 10 10 4 1200 nt-20 0.85-1.1us /660 62/47.8 8.5/2.6 660 5.2 4 1200 釋放電 壓范圍 0.2-0.75us 6.2 熱繼電器的選擇熱繼電器是熱過載繼電器的簡稱 ，是一種利用電流的熱效應(yīng)來切斷電路的保護(hù)電器，常與接觸器配合使用。在選擇是它的主要技術(shù)要求是：具有可靠而合理的保護(hù)特性，具有一定的溫度補(bǔ)償，具有手動(dòng)復(fù)位

33、與自動(dòng)復(fù)位功能，動(dòng)作電流可以調(diào)。同時(shí)它還要具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低和保護(hù)功能號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。常用的熱繼電器有jrs1、jr20、jr9、jr15、jr14等系列。引進(jìn)產(chǎn)品有t系列、3ua系列。jr20系列繼電器具有斷相保護(hù)、溫度補(bǔ)償、整定電流值可調(diào)、手動(dòng)脫扣、手動(dòng)復(fù)位、動(dòng)作后的信號(hào)指示。它與交流接觸器的安裝方式，除了有分立式結(jié)構(gòu)外，還增設(shè)計(jì)組合式結(jié)構(gòu)，可通過導(dǎo)電桿與掛鉤直接插接，并電氣連接在cj20接觸器上。根據(jù)所選用的交流接觸器的額定電壓與額定電流，在此選用的熱繼電器的型號(hào)為cj20-10。表5 jr20-10的主要技術(shù)參數(shù)table5 the main technical parameter

34、s of jr20-10型號(hào) 額定電壓 額定電流 熱元件 整定電流 安裝特性 配用的cj20 （v） (a) 代號(hào) 范圍（a） 交流接觸器 基本型jr20-10 660 10 15r 8.6-10-11.6 l型 cj20-10 g型 6.3 時(shí)間繼電器的選擇從得到輸入信號(hào)（線圈的得電或失電）開始，經(jīng)過一定的延時(shí)后才輸出信號(hào)（觸頭的閉合或斷開）的繼電器，稱為事件繼電器。時(shí)間繼電器唄廣泛的用于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制和各種自動(dòng)控制系統(tǒng)。時(shí)間繼電器的選擇主要是依據(jù)其額定電壓、動(dòng)作形式和延時(shí)范圍。時(shí)間繼電器在控制電路中用于時(shí)間的控制，有js23，js27a，jsk，7pr，ss18等系列的時(shí)間繼電器。在本次

35、設(shè)計(jì)中，我們要求的最大延時(shí)是20min。所選用的時(shí)間繼電器型號(hào)為巨人h3ct-8表6 h3ct-8的主要技術(shù)參數(shù)table 6 the main technical parameters of h3ct-8 型號(hào) 工作電壓 觸電形式 動(dòng)作形式 延時(shí)范圍 110-240v ac h3ct-8 50hz 延時(shí)2轉(zhuǎn)換 斷電延時(shí) 0.05h-300h 12-110v dc 6.4 熔斷器的選擇熔斷器在電路中主要起短路保護(hù)作用，用于保護(hù)線路，熔斷器具有結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，使用維護(hù)方便，價(jià)格低廉，分?jǐn)嗄芰^高，限流能力良好等優(yōu)點(diǎn)。熔斷器的主要技術(shù)參數(shù)有額定電壓、額定電流、熔體額定電流、極限分?jǐn)嗄芰Φ?/p>

36、。熔斷器分?jǐn)嗄芰κ侵溉蹟嗥髟陬~定電壓下能分?jǐn)嗟淖畲箅娏髦?，它取決于熔斷器的滅弧能力，與熔體額定電流無關(guān)。根據(jù)所設(shè)計(jì)電路的額定電壓與定電流，最后選擇的熔斷器型號(hào)為rc1a系列插入式熔斷器，型號(hào)為rc1a-100.表7 rc1a-100的主要技術(shù)參數(shù)table 7 the main technical parameters of rc1a-100額定電流 熔體額定 熔體材料 熔體直徑 極限分?jǐn)?交流電路功率 （a） 電流（a） （mm） 能力（a） 因數(shù) cos 10 10 軟鉛絲 1.25 500 0.86.5 斷路器的選擇斷路器的種類很多，按其結(jié)構(gòu)形分，有萬能型和塑料外殼式等。塑料外殼式斷路器

37、用做配電支路負(fù)載端或電動(dòng)機(jī)的保護(hù)開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，沒有裸露的帶電部分，使用安全，適合于獨(dú)立安裝等優(yōu)點(diǎn)。其操作多為扳動(dòng)式或按鈕式。根據(jù)主回路電流的大小，在此選擇t系列的斷路器，型號(hào)為t0-400b。表8 t0-400b的主要技術(shù)參數(shù)table 8 the main technical parameters of t0-400b 型號(hào) t0-400b額定電壓/v 110，220，380，440，ac660，c250頻率/hz 50、60殼架等級(jí)額定電流/a 400脫殼器額定電流/a 350、400斷 斷開電流/ka 25/42開 實(shí)驗(yàn)電壓/v 1.05x380能 功率因數(shù)cos

38、0.15-0.20力 飛弧距離/mm 100/120壽命/次 有載 1000（400v 無載 4000cos =0.8）總計(jì) 5000 操作頻率/（次/h） 60過 電壓/v 1.05x440載 電流/a 6x400性 人力斷開 9能 自動(dòng)斷開 3 cos 0.50.66.6 控制按鈕的選擇選擇原則：(1)根據(jù)使用場合，選擇控制按鈕的種類，如開啟式，防水式，緊急式等。(2)根據(jù)用途，選用合適的型式，如鑰匙式，緊急試，帶燈式等。(3)按控制回路的要求，確定不同的按鈕數(shù)，如單鈕，雙鈕，三鈕，多鈕等。(4)按工作狀態(tài)指示和工作情況的要求選擇按鈕及指示燈的顏色。根據(jù)常用電壓電器應(yīng)用手冊(cè)中提供的技術(shù)參數(shù)

39、，最終選擇la19系列按鈕，型號(hào)為：la19-11d，帶指示燈。表9 la19-11d的主要技術(shù)參數(shù)table 9 the main technical parameters of la19-11d 電壓 電流 結(jié)構(gòu)形式 觸頭數(shù)量 按鈕顏色 （v） （a） 常開 常閉 500 5 元件（帶指示燈） 1 1 紅、黃、藍(lán)、白、綠6.7 行程開關(guān)的選擇行程開關(guān)的分類：直動(dòng)式，滾動(dòng)式和微動(dòng)式三種。直動(dòng)式行程開關(guān)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但容易燒蝕觸頭。滾動(dòng)式行程開關(guān)克服了直動(dòng)式行程開關(guān)的缺點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格也較高，所以選擇微動(dòng)式行程開關(guān)體積小，動(dòng)作靈敏，適用于小型機(jī)構(gòu)中使用。選擇型號(hào)為lx19-131。表10 lx19-131的主要技術(shù)參數(shù)table 10 the main technical parameters of lx19-131額定電壓 額定電流 結(jié)構(gòu)形式 觸電對(duì)數(shù) 動(dòng)作行程 超行程 (v) (a) 常開 常閉 距離及角度 ac38